(57)【要約】 【課題】鋼板製芯金に、繊維材入りゴム材で成るコンパウンド層がコーティングされた複合基材製のシリンダヘッドガスケットに、形状や大きさや適用箇所の制約を受けず、設計自由度の高いビードを構成する。【解決手段】鋼板製芯金３と、ゴムに繊維材が混入されたコンパウンド材を芯金３の表裏両面にコーティングして形成されたコンパウンド層２とから成る複合基材ｆで構成されて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットにおいて、複合基材に、シリンダボアの周辺対応位置のコンパウンド層２を圧縮することで環状の溝ｍを形成し、その溝ｍにゴム材料３０を装入してコンパウンド層２よりも厚み方向で突出するビード６を形成する。【選択図】図２  
2005121081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板製芯金と、ゴムに繊維材が混入されたコンパウンド材を前記芯金の表裏両面にコーティングして形成されたコンパウンド層とから成る複合基材で構成されて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットであって、
前記複合基材に、シリンダボアの周辺対応位置の前記コンパウンド層を圧縮することで環状の溝を形成し、その溝にゴム材料を装入して前記コンパウンド層よりも厚み方向で突出するビードを形成してあるシリンダヘッドガスケット。
【請求項２】
請求項１において、
前記溝の側辺部には、前記複合基材の厚み方向に凹んだ段差が形成されているシリンダヘッドガスケット。
【請求項３】
請求項２において、
前記段差は、前記コンパウンド層を圧縮して溝を形成させる際に、その溝形成用のプレス型で前記側辺部の前記コンパウンド層も圧縮させることにより形成されたものであるシリンダヘッドガスケット。
【請求項４】
請求項２において、
前記段差は、ゴム材料を溝に射出成形して前記ビードを形成させる際に、前記側辺部の前記コンパウンド層を成形金型で圧縮させることにより形成されたものであるシリンダヘッドガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットに係り、詳しくは、鋼板製芯金と、ゴムに繊維材が混入されたコンパウンド材を芯金の表裏両面にコーティングして形成されたコンパウンド層とから成る複合基材で構成されて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガスケットとしては、石綿以外の圧縮性無機繊維等から成る基材繊維、ゴム材、及び無機装入材等を含有したコンパウンド層を、板状の芯金の表面にコーティングして構成されたものがあり、このようなガスケットは、例えば特許文献１において開示されている。このものでは、単にゴム材を芯金にコーティングして成るガスケットに比べて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に締付け装着された場合のトルクダウンが少ない、コーティング層が芯金から剥離し難い、耐熱温度が高い等の利点を有している。
【０００３】
また、シリンダヘッドガスケットにおいて、より優れた気密性を得たい場合には、その対象となる部分（シリンダボア等）の周りに、部分的に肉盛りされた突条（凸条）であるビードを形成するのが有効であることが知られている。このような例としては、特許文献２（第７図や第８図を参照）、特許文献３、及び特許文献４において開示されたものがある。
【特許文献１】特公平０６−０８４７８５号公報
【特許文献２】実開昭６２−０７７３６６号公報
【特許文献３】特開２００３−０８３１６５号公報
【特許文献４】実開平５−０３０６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、芯金とコンパウンド層とを有した複合層構造の前記前者のガスケット、即ちラバーコートメタルガスケットに前記後者の技術を加味したもの、即ち、コンパウンド層にビードが形成されたラバーコートメタルガスケットを作成することにより、前記両従来技術の双方の利点を備えた優れたシリンダヘッドガスケットを実現させることが考えられた。
【０００５】
ところが、繊維入りゴム材は、型成形時の流動性がゴム材だけの場合に比べて明確に劣るため、前記後者の従来技術のように、コンパウンド層と同時にビードを一体形成することが非常に困難であって事実上できないものであった。そこで、ビード付きのラバーコートメタルガスケットとしては、図１１に示すように、芯金３の表裏にコンパウンド層２をコーティングしてガスケット１の形態に加工処理した後に、コンパウンド層２，２を芯金３と共に凸状に屈曲形成することにより、ビード部６を形成させていた。
【０００６】
この後加工によるビード形成手段では、芯金１自体を曲げているので、細い凸条のビード等、幅の細いビードは形成できないという大きさの制約を受ける欠点があるとともに、芯金の曲げによる反力が大きく、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結力が小さい小型エンジン等には適用できないといった使用箇所の制約もある等、使い勝手の悪い面があるため、改善の余地が残されているものであった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、繊維材がゴム材に混入されたコンパウンド材が芯金にコーティングされた複合基材で構成されるシリンダヘッドガスケットを、形状や大きさ、並びに使用箇所の制約を受けず、設計自由度の高い状態で形成されたビードを有するものとして実現させる点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の構成は、鋼板製芯金と、ゴムに繊維材が混入されたコンパウンド材を前記芯金の表裏両面にコーティングして形成されたコンパウンド層とから成る複合基材で構成されて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットにおいて、
複合基材に、シリンダボアの周辺対応位置のコンパウンド層を圧縮することで環状の溝を形成し、その溝にゴム材料を装入してコンパウンド層よりも厚み方向で突出するビードを形成してあることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の構成は、請求項１において、溝の側辺部には、複合基材の厚み方向に凹んだ段差が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の構成は、請求項２において、段差は、コンパウンド層を圧縮して溝を形成させる際に、その溝形成用のプレス型で側辺部のコンパウンド層も圧縮させることにより形成されたものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の構成は、請求項２において、段差は、ゴム材料を溝に射出成形してビードを形成させる際に、側辺部のコンパウンド層を成形金型で圧縮させることにより形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、コンパウンド層とビードとの形成は各別のものとなり、実現が困難なコンパウンド層とビードとの同時一体形成を行う必要がないとともに、ビードは、加工時の流動性に優れるゴム材料を用いるので、設定形状を無理無く円滑に成形できるようになる。溝はコンパウンド層を圧縮するという後加工で形成するものであって、コンパウンド層の成形時には溝を考慮する必要は無いから、コンパウンド材を芯金にコーティングしてのコンパウンド層の形成自体は、特別な処理無く従来通りに行うことができるとともに、溝形状や大きさ等の設計変更が自在に行い易い。これにより、幅が狭いとか枝分かれする等の複雑な形状のビードも形成可能になる。
【００１３】
そして、成形が困難であるコンパウンド材とは別のゴム材料を溝に装入してビードを形成するので、ビードの形状や寸法を自由に設定することができる。また、溝であるが故に、装入されるゴム材料は、溝の底面及び両側面に三次元的に接するので、これら両者を各別のものとしながらも、簡単に剥離することなく強度十分に一体化させることが可能になる。
【００１４】
その結果、コンパウンド層を圧縮することで複合基材におけるシリンダボアの周辺対応位置に環状の溝を形成し、その溝にゴム材料を装入することでビードを形成させる工夫により、良好なシール作用によって気密性保持に有効なビードを、その形状や寸法設定の自由度が高く設計の融通が効く便利なものとしながら、複合基材との一体化強度も十分となる状態で実現できるリンダヘッドガスケットを提供することができた。
【００１５】
請求項２の構成によれば、溝の側辺部には複合基材の厚み方向に凹んだ段差が形成されており、この段差はビードの横側近傍に存在することになる。これにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に組み込まれて締付けられた際の締付け力が規定以上である等により、シリンダヘッドガスケットが、即ちビードが過圧縮された場合に、その過圧縮による変形で押し出されたゴム材料の逃げ場として段差が機能するようになる。
【００１６】
請求項３の構成によれば、コンパウンド層を圧縮して溝を形成させるための圧縮用プレス型に段差用のプレス部分を設けておくことにより、プレス型によるコンパウンド層の圧縮時には、プレス部分で側辺部も圧縮して段差を溝と同時に形成することができる。これによれば、段差形成用の専用の型や工程が不要であり、過圧縮時のゴム材料に逃げとして有効な段差を経済的に形成することができる。
【００１７】
請求項４の構成によれば、形成された溝にゴム材料を射出成形するための成形金型に段差用のプレス部分を設けておくことにより、成形金型を複合基材に対する所定の位置にセットする移動操作により、プレス部分で側辺部が圧縮されて段差を形成することができる。これによれば、段差形成用の専用の型や工程が不要であり、過圧縮時のゴム材料に逃げとして有効な段差を経済的に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１、図２には、エンジンにおけるシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケット１が示されている。このシリンダヘッドガスケット１は、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）等の鋼板製の芯金３と、補強材としての繊維材がゴムに混入された複合材料で形成されたコンパウンド材を、芯金３の表裏両面にコーティングして成るコンパウンド層２とから成る複合基材ｆを用いて形成されたガスケット、いわゆる両面型のラバーコートメタルガスケットに構成されている。
【００２０】
繊維材としては、ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、溶解石英繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融硅酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカー、炭素繊維、金属繊維、ボロン繊維等の無機繊維を用いることができる。また、芳香族ポリアミド繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロカーボン系繊維、フェノール繊維、セルロース系繊維等の有機繊維を用いることもできる。また、芯金３としては、前記ＳＰＣＣの他、ＳＰＨＣ等の圧延鋼板、アルミニウム板、ステンレス鋼板等の種々のものが使用できる。
【００２１】
そして、ゴム（ゴム材料）としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、エチレン酢ビゴム（ＥＶＡ）、塩化ポリエチレン（ＣＰＥ）、塩化ブチルゴム（ＣＩＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ニトリロイソプレンゴム（ＮＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等を用いることができる。また、これらのゴム材、例えばＳＢＲにナフテン系のプロセス油が添加された油展ゴムを用いることもできる。
【００２２】
ここで、図１及び図２に示されるシリンダヘッドガスケット１の製造方法について簡単に説明しておく。シリンダヘッドガスケット１の原材となる複合基材ｆは、図６に示すように、上下の回転ロール３１，３２を用いた圧延ロール工法が用いられる。即ち、上下のロール３１，３２間に芯金３を挟み、各ロール３１，３２と芯金３との間に流動状態のコンパウンド材２０を送り込みながら各ロール３１，３２を回転駆動させることにより、各ロール３１，３２の回転方向下手側に、芯金３の両面に所定厚みのコンパウンド材２０が芯金３の両面にコーティングされてコンパウンド層２となる複合基材ｆに成形されて送り出されてくる。
【００２３】
そして、ロール成形された板材状の複合基材ｆを取り出して、板状に伸展させてから、図７に示すように、打ち抜きプレス成形並びに各孔加工用のプレス成形を行い、所定形状に加工されたシリンダヘッドガスケット１を得るのである。
【００２４】
図１、図２において、４は燃焼室用の大円孔、多数の５は冷却水通過用の冷却用孔であり、特に高い気密性が要求される大円孔４周りの部分（即ち、シリンダボアの周辺対応位置）については、大円孔４を囲繞する環状のビード６が、表裏の両コンパウンド層２に形成された両面ビード構造に構成されている。
【００２５】
次に、ビード６について説明する。ビード６は、溝形成工程と射出工程とによって形成される。溝形成工程は、図３に示すように、複合基材ｆにおけるシリンダボア周辺対応位置のコンパウンド層２を圧縮して溝ｍを形成する工程である。即ち、溝形成工程においては、芯金３の両面にコンパウンド層２がフラットにコーティングされた状態において、図３（ａ）に示すように、上下のプレス型７の間にシリンダヘッドガスケット１をセットする。上下の各プレス型７には、溝形成用の突出部７Ａが設けてある。
【００２６】
次に、図３（ｂ）に示すように、上下のプレス型を互いに接近する方向に上下移動させて各突出部７Ａを表裏のコンパウンド層２に食い込ませて圧縮させ、図３（ｃ）に示すように、上下対称の各プレス型７を離型させると、所定の深さを有したリング状の溝ｍを、表裏の両コンパウンド層２に形成することができる。
【００２７】
この圧縮による溝形成は、ゴムに繊維材が混入されたコンパウンド材の持つ特性、即ち、圧縮状態の保持性が向上している点を活かしたものである。コンパウンド材は、圧縮によって塑性変形できる性質があるので、コンパウンド層を厚み方向に金型で圧縮させて溝を形成すれば、その溝は金型の離型後も維持できるのである。
【００２８】
射出工程は、図４に示すように、上下の成形金型８を用いて未加硫のゴム材料を射出成形によって溝ｍに装入させる工程である。即ち、図４（ａ）に示すように、使用する上下の成形金型８は、上下対称の形状であり、上成形金型８で説明する。図４に示すように、上成形金型８には、溝ｍに対応させた位置において、両サイドに突出型部９と、これら両突出型部９の間に位置する環状の凹入型部１０とが形成されている。
【００２９】
各突出型部９は、基準プレス面１１よりも外方（図４では下方）に張り出しており、各突出型部９は、共に断面形状がほぼ矩形状に張り出た形状であり、コンパウンド層２における溝ｍの両サイドの側辺部２ｂにまで達する範囲に形成されている。そして、基準プレス面１１よりも内方（図４では上方）に凹入した凹入型部１０は、頂部が円弧状で凹入した形状に設定されている。
【００３０】
射出工程におけるビード６の形成手順は次のようである。まず、図４（ａ）に示すように、リング溝ｍが形成されたシリンダヘッドガスケット１を、上下の成形金型８，８間に用意する。次いで、図４（ｂ）に示すように、上下の成形金型８，８を互いに接近移動させて、それらの基準プレス面１１がコンパウンド層２の外表面２ａに軽く接触する限度位置まで強制移動させる。このとき、各突出型部９が溝ｍに位置するとともに各側辺部２ｂに食込み、これら両側辺部２ｂを上下方向に圧縮する。
【００３１】
そして、溝ｍの位置において上下の成形金型８及びコンパウンド層２で囲まれた空間部に、未加硫のゴム材料３０を射出して装入させるのであり、その後に図４（ｃ）に示すように、上下の成形金型８を離型させて、凹入型部１０に入り込んだゴム材料３０により、ビード６が形成されたシリンダヘッドガスケット１が作成できる。このように、コンパウンド層２における溝ｍの両側辺部２ｂを圧縮しながらゴム材料３０を射出すれば、射出されたゴム材料３０がコンパウンド層２と金型８との間に廻り込む現象（いわゆるゴム廻り）を無くせて好都合である。
【００３２】
各側辺部２ｂの圧縮率は３０％以上が望ましく、そうすれば、ビード６の近傍に新たな凹溝（請求項２に言う「段差」の一例）ｏｍを明確に形成できるので、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間にてビード６が過圧縮された場合に、押出されたゴム材料３０の逃げ場として凹溝ｏｍが機能する利点がある。本実施形態においては、段差ｏｍは、ゴム材料３０を溝ｍに射出成形してビード６を形成させる際に、側辺部２ｂのコンパウンド層２を成形金型８で圧縮させることにより形成されたものである（請求項４）。
【００３３】
その後、図５（ａ）に示すように、型から取出されたシリンダヘッドガスケット１を、加硫釜１６に入れる等して加硫処理を行い、ゴム材料３０並びにコンパウンド層２を加硫させて形状及び組成を安定させる。このようにして、コンパウンド層２を圧縮させて溝を形成し、その溝に射出成形によってゴム材料３０を装入することでビード６が形成されたシリンダヘッドガスケット１［図５（ｂ）及び図１参照］を得るのである。
【００３４】
尚、溝ｍの底面に接着剤を塗布した状態で、ゴム材料３０を溝ｍに装入させることにより、ゴム材料３０の持つ熱によって接着剤が熱せられて硬化が促進され、コンパウンド層２とゴム材料３０とを強固に接着一体化される加熱接着（「焼付け接着」と言うこともある）を行うことができる。また、接着剤の種類により、図５（ｂ）に示す加硫処理時の熱によって、芯金３とゴム材料３０とを強固に接着一体化させる加硫接着を行わせることも可能である。
【実施例２】
【００３５】
段差ｏｍは、コンパウンド層２を圧縮して溝ｍを形成させる際に、その溝形成用のプレス型１２で側辺部２ｂのコンパウンド層２も圧縮させることにより形成されたものでも良い（請求項３）。即ち、図８及び図９におけるシリンダヘッドガスケット１に対して上側に示すように、上プレス型１２の溝形成用突出型部１３の両脇に、段差形成用の小突起部１４を形成しておき、溝ｍの形成と同時に段差ｏｍも形成させるのである（図８参照）。そして、成形金型８を用いて溝ｍにゴム材料３０を射出成形し、両脇に段差（凹溝）ｏｍ付きのビード６を形成するのである（図９参照）。
【実施例３】
【００３６】
シリンダヘッドガスケット１としては、図８及び図９におけるシリンダヘッドガスケット１に対して下側に示すように、段差ｏｍがビード６形成用として射出されたゴム材料３０の範囲内に形成された構造のものでも良い。即ち、溝ｍをプレス型７で形成するのは、本実施形態の場合と同じである（図８参照）が、
射出成形用の成形金型１５は、ビード形成用の凹入型部１６の両横に、段差形成用の小突出部１７が形成されたもの（図９参照）を用いる。この成形金型１５により、ゴム材料３０の範囲内においてリング状の段差（凹溝）ｏｍを有した構造のシリンダヘッドガスケット１を作成することができる。
【実施例４】
【００３７】
シリンダヘッドガスケット１としては、図１０の上側において示されたように、ビード６の両脇におけるゴム材料及びコンパウンド層２のいずれにも段差ｏｍの存在しないものでも良い。また、図１０の下側に示されたように、溝の側辺部におけるコンパウンド層２に、圧縮によって段差ｏｍが形成され、かつ、ゴム材料３０の幅がビード６の幅に相当する小幅な構造とされたシリンダヘッドガスケット１でも良い。
【００３８】
以上説明したように、本発明は、鋼板製芯金と、ゴムに繊維材が混入されたコンパウンド材を芯金の表裏両面にコーティングして形成されたコンパウンド層とから成る複合基材で構成されて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットにおいて、複合基材に、シリンダボアの周辺対応位置のコンパウンド層を圧縮することで環状の溝を形成し、その溝にゴム材料を装入して、コンパウンド層の外面よりも厚み方向で突出するビードを形成してあることを特徴とする。
【００３９】
その結果、繊維材等の他物混入のない単一材料で成るゴムを、後加工でコンパウンド層に形成された溝に装入して、盛り上がったビードを形成させたシリンダヘッドガスケットであるから、芯金に表面層をコーティングして成るラバーコートメタルガスケットに、剥離し難く、かつ、圧縮するだけで生産効率に優れるようにしながら、圧縮変形し易くシール性向上に有効なゴム材料によるビードを形成することができ、厳しい気密性及び耐圧性の要求に答えることができるシリンダヘッドガスケットを提供することができた。
【００４０】
請求項２のように、ビードの側方に段差を設けておけば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に組み込まれて締付けられた際の締付け力が規定以上である等により、シリンダヘッドガスケットが、即ちビードが過圧縮された場合に、その過圧縮による変形で押し出されたゴム材料の逃げ場として段差が機能するようになる利点が得られる。
【００４１】
その段差の形成手段としては、請求項３のように、溝形成用のプレス型で同時形成させたり、請求項４のように、射出成形用の成形金型の圧縮によって形成させたりすることが可能であり、これらいずれの手段でも、段差形成用の専用の型や工程が不要であり、経済的に作成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のシリンダヘッドガスケットの一例を示す部分平面図
【図２】図１におけるイ−イ線断面図（実施例１）
【図３】溝形成工程を示し、（ａ）はプレス型による溝加工直前の断面図、（ｂ）は上下のプレス型で溝を圧縮形成している断面図、（ｃ）はプレス型が離型された状態のシリンダヘッドガスケットの部分側面図
【図４】射出工程を示し、（ａ）は成形金型のセット直前の断面図、（ｂ）は射出成形状態を示す断面図、（ｃ）は成形金型が離型された状態のシリンダヘッドガスケットの部分側面図
【図５】（ａ）は加硫工程を示す図、（ｂ）はビードが形成されたシリンダヘッドガスケットの全体斜視図
【図６】複合基材の製造方法を示す原理図
【図７】成形された複合基材からシリンダヘッドガスケット形状を打抜く作用図
【図８】溝の別形成手段を示す断面図（実施例２，３）
【図９】射出工程の別実施状態を示す断面図（実施例２，３）
【図１０】その他のビード部分の構造を示すシリンダヘッドガスケットの部分断面図（実施例４）
【図１１】芯金を曲げて形成された従来のビード構造を示すガスケットの部分断面図
【符号の説明】
【００４３】
２              コンパウンド層
２ａ            外面
３              芯金
６              ビード
３０            ゴム材料
ｆ              複合基材
ｍ              溝
ｏｍ            段差
【図１】
2005121081.tif 000003
【図２】
2005121081.tif 000004
【図３】
2005121081.tif 000005
【図４】
2005121081.tif 000006
【図５】
2005121081.tif 000007
【図６】
2005121081.tif 000008
【図７】
2005121081.tif 000009
【図８】
2005121081.tif 000010
【図９】
2005121081.tif 000011
【図１０】
2005121081.tif 000012
【図１１】
2005121081.tif 000013